风电电缆简介

技术规范TICW/ 01—2009对耐扭曲软电缆的主要要求 技术规范TICW/ 01—2009对耐扭曲软电缆的主要要求 风电电缆特性： 风电电缆特性： 电缆弯曲半径的要求： 电缆弯曲半径的要求：电缆的最小弯曲半径为电缆直径 的6 倍； 对电缆能适应的环境温度要求。 对电缆能适应的环境温度要求。 风电电缆结构： 风电电缆结构： 导体：应采用GB/T 中规定的第5 导体：应采用GB/T 3956 中规定的第5种铜或镀锡铜导 20℃时的直流电阻应符合 时的直流电阻应符合GB/T 3956中第 中第5 体；20℃时的直流电阻应符合GB/T 3956中第5种铜导体 的规定要求。 的规定要求。 绝缘、护套：规定了绝缘及护套的材料，主要为耐寒、 绝缘、护套：规定了绝缘及护套的材料，主要为耐寒、 弯曲性能好地弹性体或橡胶类材料。 弯曲性能好地弹性体或橡胶类材料。
风电电缆的标准情况 国外风机领军企业的标准： 国外风机领军企业的标准： • Gamesa公司：动力电缆IEC 60502标准&UNE20460.5技术要求，电缆型号有： Gamesa公司 动力电缆IEC 60502标准&UNE20460.5技术要求 电缆型号有： 公司： 标准&UNE20460.5技术要求， DN耐扭转）、DN- 固定敷设） ）、DN DN-F（耐扭转）、DN-K（固定敷设） • 美国GE公司：DIN VDE 0245,0250&DIN VDE 0282，电缆型号有：HO7EN美国GE公司： GE公司 0282，电缆型号有：HO7ENF,H0BN4UL44、UL62标准 型号：RHH、RHW、RHW标准， F,H0BN4-F；与UL44、UL62标准，型号：RHH、RHW、RHW-2 • Vestas公司：标准：002-1770 VO2 EN-0002-1770 Vestas公司 标准：002公司： EN-0002ERP NO.901782rev.01 ERP NO.901784rev.02 • Suzlon公司：动力电缆IEC 60502标准等 Suzlon公司 动力电缆IEC 60502标准等 公司： • Siemens公司：PS557916、IEC 60245标准&HD22.1等 Siemens公司 PS557916、 公司： 60245标准&HD22.1等 标准&HD22.1 国内标准： 国内标准： • 国家电线电缆质量监督检验中心技术规范 • TICW/ 01—2009 01— 额定电压1.8/3kV 1.8/3kV及以下风力发电用耐扭曲软电缆 额定电压1.8/3kV及以下风力发电用耐扭曲软电缆
总结思考 目前风电电缆市场极为不规范，产品良莠不齐， 目前风电电缆市场极为不规范，产品良莠不齐，缺少规 范性的标准， 2010年市场抽样数据反映 70%以上的风 年市场抽样数据反映， 范性的标准，从2010年市场抽样数据反映，70%以上的风 电电缆不合格。 电电缆不合格。国家电线电缆质量监督检验中心正在起草 1.8/3kV风电电缆的国家标准 风电电缆的国家标准， 1.8/3kV风电电缆的国家标准，期待该标准颁布执行后对 风电电缆市场起到良好的规范作用。 风电电缆市场起到良好的规范作用。 针对不同的环境要求，需要对风电电缆性能、 针对不同的环境要求，需要对风电电缆性能、检验规则 进行细分。 进行细分。 对中压风电电缆的标准制定应提上日程。 对中压风电电缆的标准制定应提上日程。 应对风电电缆的寿命评定做出要求， 应对风电电缆的寿命评定做出要求，制定相对应的检测 手段。 手段。
符合GB/T3956第5种铜导体 弹性体或橡胶材料绝缘 填充 绕包带 弹性体或橡胶材料护套
风力电缆特殊性能试验 风力发电机用电缆扭转 试验方法 常温下扭转试验； a. 常温下扭转试验； 低温下的扭转试验； b. 低温下的扭转试验； 高温下的扭转试验。 c. 高温下的扭转试验。 电缆紫外线光老化试验 耐湿性试验
我国幅员辽阔，海岸线长，风力资源可谓极其丰富， 我国幅员辽阔，海岸线长，风力资源可谓极其丰富， 国内10 m高度层的风能资源总储量达到了32．26亿kW， 高度层的风能资源总储量达到了32 国内10 m高度层的风能资源总储量达到了32．26亿kW，实 际可开发利用的达2 53亿kW。 际可开发利用的达2．53亿kW。 1986年 中国第一个风电场在山东荣成并网发电。 1986年4月，中国第一个风电场在山东荣成并网发电。 2006年我国共有91个风电场 安装有风力机组3311 年我国共有91个风电场， 3311台 2006年我国共有91个风电场，安装有风力机组3311台，累 计装机容量260 kW。而至2007年底，我国已建成158 260万 2007年底 158个风 计装机容量260万kW。而至2007年底，我国已建成158个风 电场，累计装机6469 6469台 装机容量已达到了605 kW。 605万 电场，累计装机6469台，装机容量已达到了605万kW。目 前，国内风电装机容量已超过700万kW。 国内风电装机容量已超过700万kW。 700
为适应风电机组的发展， 为适应风电机组的发展，风电电缆的技术发展方向 a.采用传统690V发电 采用传统690V发电， a.采用传统690V发电，势必增加输电电缆的数量和采取更 大直径的电缆— 大直径的电缆—对耐扭曲电缆的负重和抗扭能力力提出 更高的要求。 更高的要求。 b.放弃传统690kV发电 而采取3.3kV中压发电； 放弃传统690kV发电， 3.3kV中压发电 b.放弃传统690kV发电，而采取3.3kV中压发电；或箱变置 于机舱，采用35kV输电— 35kV输电 于机舱，采用35kV输电—对耐扭曲电缆的电压等级提出 更高要求。 更高要求。 c.地域由西北 东北转向高原、沙漠、海洋等， 地域由西北、 c.地域由西北、东北转向高原、沙漠、海洋等，—对耐扭 曲电缆的环境适应性提出了更广泛的要求。 曲电缆的环境适应性提出了更广泛的要求。 d.对安全可靠性的需求 对安全可靠性的需求— d.对安全可靠性的需求—对耐扭曲电缆的寿命评估提出了 要求。 要求。
目前已有100多个国家和地区开始发展风电， 目前已有100多个国家和地区开始发展风电，主要市 100多个国家和地区开始发展风电 场集中在欧洲、亚洲和北美洲。 场集中在欧洲、亚洲和北美洲。我国海上有丰富的风能资 源和广阔平坦的区域，可利用的风能资源超过7.5亿千瓦， 7.5亿千瓦 源和广阔平坦的区域，可利用的风能资源超过7.5亿千瓦， 而且距离电力负荷中心很近， 而且距离电力负荷中心很近，使得近海风力发电技术成为 近来研究和应用的热点。 近来研究和应用的热点。海上风力发电场将成为未来风能 应用和发展的重点， 应用和发展的重点，海上风力发电也是近年来国际风力发 电产业发展的新领域。代表了当今风电技术的最高水平， 电产业发展的新领域。代表了当今风电技术的最高水平， 开发前景光明，备受各国关注。 开发前景光明，备受各国关注。海上风电发展最快的英国 2010年海上风电装机突破100万千瓦 年海上风电装机突破100万千瓦。 2010年海上风电装机突破100万千瓦。而我国海上风电装 机容量在2010年世界海上风电装机350万千瓦中只占4% 2010年世界海上风电装机350万千瓦中只占4%左 机容量在2010年世界海上风电装机350万千瓦中只占4%左 右。
风电电缆的发展趋势 风电机组的发展趋势 机组功率不断增大； a. 机组功率不断增大； 地域分布更广； b. 地域分布更广； c. 对安全可靠性要求 更高。 更高。
风电机组的功率发展方向
kW
6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 年份 1980 1985 1990 1995 2000 2005
三、风电电缆
风电电缆的种类： 风电电缆的种类： 连接机舱和塔架部位的 耐扭曲电缆； 耐扭曲电缆； 设备、仪器、 设备、仪器、仪表用屏 蔽型控制电缆； 蔽型控制电缆； 数据连接线； 数据连接线； 中低压输电电缆。 中低压输电电缆。
风电电缆的选择原则： 风电电缆的选择原则： 由于风机塔筒存在扭动及轴向位移，因此塔筒电缆需要 由于风机塔筒存在扭动及轴向位移， 选择抗扭动、延展性好的耐扭曲电缆。 选择抗扭动、延展性好的耐扭曲电缆。 风电场集电线路的电缆选择普通的电力电缆即可满足要 选择电缆时， 求。选择电缆时，但要充分考虑到项目所在地的自然气候 条件、地形、地域特点。 条件、地形、地域特点。
一般来说，如果风电场较小（100MW以内） 一般来说，如果风电场较小（100MW以内）且离岸较 以内 不超过15km），可选用35kV海底光电复合缆直接把电 15km），可选用35kV 近（不超过15km），可选用35kV海底光电复合缆直接把电 能传送到岸上升压站。 能传送到岸上升压站。若海上风电场容量较大且离陆地较 考虑到35kV电缆传输容量、电压降、功率因数等问题， 35kV电缆传输容量 远，考虑到35kV电缆传输容量、电压降、功率因数等问题， 大多采用设立海上升压站的方式， 大多采用设立海上升压站的方式，岸上升压站可根据实际 情况确定是否设立。 情况确定是否设立。 海底电缆的电压等级可根据各国各地区不同的电网形 式进行选择，如欧洲国家选用20kV 30kV中压海底电缆汇 20kV或 式进行选择，如欧洲国家选用20kV或30kV中压海底电缆汇 集风场电能至岸上或海上升压站，我国主要采用35kV 35kV海底 集风场电能至岸上或海上升压站，我国主要采用35kV海底 电缆。 为三种不同的输送方式。 电缆。图2为三种不同的输送方式。
风电电缆简介
讲解人： 讲解人：汤 浩 重庆泰山电缆 2011.12
一、背 景
风力发电是目前可再生 能源中技术发展最快、 能源中技术发展最快、最成 熟、最具大规模开发和商业 化前景的发电方式， 化前景的发电方式，同时风 能取之不尽用之不竭， 能取之不尽用之不竭，是一 种清洁的、 种清洁的、可再生的绿色能 对于调整能源结构、 源，对于调整能源结构、减 轻环境污染、 轻环境污染、实现可持续发 展等有着重要的推动作用。 展等有着重要的推动作用。
护套材料
护套混合料
氯丁橡皮或其他相当的合成弹性体 热塑弹性体 氯磺化橡皮或其他相当的合成弹性体 硅橡胶橡皮或其相当混合物 聚氨酯弹性体
代号
SE4 TPVTPV-7、TPV-90 TPVSH G TPU
正常运行时导体最高温度℃ 正常运行时导体最高温度℃
7Hale Waihona Puke Baidu 70、 70、90 90 90 90
1.8/3kV及以下风力发电用耐扭曲软电缆典型结构
图1 风能发电系统组成
大型风力发电机组发出的电能，可直接并到电网上， 大型风力发电机组发出的电能，可直接并到电网上， 向电网馈电； 向电网馈电；小型风力发电机一般将风力发电机组发出的 电能，用蓄电池储存起来，需要时再提供给负载。 电能，用蓄电池储存起来，需要时再提供给负载。风能发 电机组由计算机系统自动控制， 电机组由计算机系统自动控制，国内发电机组设计寿命一 般在25 30年左右 25～ 年左右。 般在25～30年左右。 目前， 目前，我国海上风电场升高电压通常采用二级升压方 少数采用三级），即风电机输出电压690V ），即风电机输出电压690V经箱变升压 式（少数采用三级），即风电机输出电压690V经箱变升压 35kV后 分别通过35kV海底电缆汇流至110kV 220kV升 35kV海底电缆汇流至110kV或 至35kV后，分别通过35kV海底电缆汇流至110kV或220kV升 压站，最终通过110kV 220kV线路接入电网 110kV或 线路接入电网。 压站，最终通过110kV或220kV线路接入电网。
绝缘材料
绝缘混合料 70℃乙丙橡皮或其相当绝缘材料 70℃乙丙橡皮或其相当绝缘材料 90℃乙丙橡皮或其他相当绝缘材料 90℃乙丙橡皮或其他相当绝缘材料 硅橡胶橡皮或其相当绝缘混合料 代号 IE4 EPR G 导体最高温度℃ 导体最高温度℃ 正常运行时 70 90 90 短路时（最长持续 ） 短路时（最长持续5s） 140 250 250
二、风电发电系统概述
风能发电系统主要由风 传动机构、发电机、 轮、传动机构、发电机、塔 迎风和限速等机构组成。 筒、迎风和限速等机构组成。 发电原理是利用风力推动叶 轮旋转，通过传动机构， 轮旋转，通过传动机构，带 动发电机的转轴转动， 动发电机的转轴转动，将机 械能转变成电能。 械能转变成电能。